北京化工大学宋宇飞组AFM：卟啉插层 NiFe-LDH 在工业级碱性条件下对 Fe 的配位稳定实现1000小时电催化水氧化

第一作者：胡艺航

通讯作者：宋宇飞

单位：北京化工大学

电催化整体水分解制氢的大规模工业化应用是未来实现可再生能源转换的有效策略。阳极析氧反应（OER）的缓慢动力学导致高的过电位，显著降低了整体效率。镍铁层状双氢氧化物（NiFe-LDH）因其低成本和高活性而被视为最有前途的碱性OER催化剂之一。然而，在OER过程中Fe的溶出导致NiFe-LDH稳定性的快速衰减，这阻碍了NiFe-LDH在实际工况下的应用。目前所报道的基于NiFe-LDH的催化剂主要是在较低碱性浓度的实验室规模条件下进行研究，有关高电流密度（≥ 500 mA cm^-2）和实际工业碱性条件下（≥30 wt.% KOH）下NiFe-LDH的失稳机制的研究较少。

镍铁层状双氢氧化物（NiFe-LDH）被证实是最优秀的碱性OER催化剂之一。然而，高碱性电解液可加剧NiFe-LDH的Fe溶出，导致其稳定性和活性急剧下降。因此，如何能够稳定NiFe-LDH中的Fe是工业实际应用过程中面临的重要难题和挑战。本研究构筑了卟啉（TCPP）插层的NiFe-LDH用于工业碱性条件下的电催化水氧化。在10 M KOH中，NiFe-TCPP在500 mA cm^-2的大电流密度下表现出1000小时的稳定性，在1000 mA cm^-2下具有290.2 mV的低过电位。高等光谱学和理论计算结果表明，TCPP对Fe的强配位可以有效抑制Fe的溶出，增强了Fe的稳定性并提高了NiFe-LDH的催化活性。

宋宇飞，北京化工大学化学学院化工资源有效利用国家重点实验室主任、教授、博士生导师，国家杰出青年基金获得者，入选万人计划-科技创新领军人才。主要研究方向为基于多酸/水滑石类无机功能材料的结构设计与应用研究。至今为止，已在Nature Protocol., Nature Commun., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc. 等刊物发表SCI收录学术论文330余篇，授权中国发明专利50余项，主编英文专著1部，参编中文和英文专著共3部。曾荣获中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖两项。